[發(fā)明專利]一種基于聯(lián)合塊三角化的物理層多播多流傳輸方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310080396.0
• 申請(qǐng)日: 2013-03-13
• 公開（公告）號(hào): CN103199963A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許小東;張子龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L1/06
• 分類號(hào): H04L1/06
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 汪祥虬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于多輸入多輸出（MIMO）寬帶無線和移動(dòng)通信物理層關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及適用于采用填零數(shù)據(jù)塊傳輸形式的新型單載波寬帶無線和移動(dòng)通信系統(tǒng)或正交頻分復(fù)用（OFDM）傳輸形式的新型多載波寬帶無線和移動(dòng)通信系統(tǒng)在物理層多播場(chǎng)景中傳輸多路獨(dú)立數(shù)據(jù)流的MIMO預(yù)編碼方法。

背景技術(shù)

如何利用無線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展多媒體多播業(yè)務(wù)，是新一代寬帶無線和移動(dòng)通信系統(tǒng)普遍關(guān)注的現(xiàn)實(shí)問題。相比于單輸入單輸出（SISO）傳輸方式，在新一代寬帶無線和移動(dòng)通信系統(tǒng)中引入多天線傳輸技術(shù)可以顯著提高系統(tǒng)容量，增強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴Ｎ锢韺佣嗖?chǎng)景與其他無線通信場(chǎng)景的主要區(qū)別在于基站端傳輸公共信息而非私有信息給所有多播用戶，從而用戶間并不存在相互干擾。在發(fā)送信號(hào)功率受限的情況下，基站端如何發(fā)揮多天線傳輸能力，提升MIMO多播鏈路的傳輸速率，是當(dāng)前MIMO傳輸技術(shù)研究中備受關(guān)注的熱點(diǎn)問題。已有研究多采用秩-1發(fā)送波束賦形技術(shù)在多播鏈路中實(shí)現(xiàn)單路數(shù)據(jù)流傳輸，然而這種做法無法充分利用收發(fā)天線提供的空間自由度。若欲獲得MIMO多播鏈路的最大傳輸速率，則必須在發(fā)送端引入可支持多路獨(dú)立數(shù)據(jù)流傳輸?shù)念A(yù)編碼方法。在《第48屆阿勒敦通信、控制與計(jì)算年會(huì)》（48^th?Annual?Allerton?Conference?on?Communication,Control,and?Computing,Monticello,Illinois,2010,pp.102–106）“分解MIMO廣播信道”（Decomposing?the?MIMO?broadcast?channel）一文中提出的一種采用聯(lián)合三角化分解實(shí)現(xiàn)的適合兩用戶MIMO多播高斯信道的酉預(yù)編碼算法，結(jié)合串行干擾抵消接收機(jī)，可獲得較傳統(tǒng)秩-1發(fā)送波束賦形算法更大的多播傳輸速率，其本質(zhì)上可認(rèn)為是一種多播多流波束賦形算法。

然而，隨著高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的推進(jìn)發(fā)展，傳輸帶寬和數(shù)據(jù)傳輸速率需求不斷提升，使得采用單載波傳輸?shù)腗IMO系統(tǒng)必然面對(duì)寬帶信道引入的頻率選擇性衰落特性的影響。若仍在MIMO多播頻率選擇性衰落信道中采用聯(lián)合三角化分解算法，則必然會(huì)帶來兩方面弊端：一方面，在MIMO多播頻率選擇性衰落信道中，信道矩陣的維度不再僅僅決定于收發(fā)天線數(shù)，而是同時(shí)決定于多徑信道的有效路徑數(shù)，即信道矩陣的維度相比于MIMO多播高斯信道將被擴(kuò)展數(shù)倍，這將導(dǎo)致基站端通過信道矩陣分解計(jì)算獲得酉預(yù)編碼矩陣所需的計(jì)算開銷大增，同時(shí)，高維酉預(yù)編碼矩陣在信號(hào)發(fā)送過程中直接參與的浮點(diǎn)乘法次數(shù)也將極大提高，進(jìn)一步增加基站端的計(jì)算復(fù)雜度；另一方面，即使采用基于碼本的預(yù)編碼方法，由于酉預(yù)編碼矩陣維度過高，用于碼本的量化比特?cái)?shù)也較多，從而增加了系統(tǒng)的反饋開銷。鑒于上述原因，當(dāng)MIMO多播系統(tǒng)收發(fā)天線數(shù)較多，特別是面對(duì)MIMO頻率選擇性衰落信道時(shí)，現(xiàn)有方法難以以較低的計(jì)算復(fù)雜度和較少的系統(tǒng)反饋開銷實(shí)現(xiàn)有效的多播多數(shù)據(jù)流傳輸，無法滿足新型寬帶無線和移動(dòng)通信系統(tǒng)的需求，迫切需要設(shè)計(jì)具有高性能低復(fù)雜度特征的多播多流預(yù)編碼方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種基于聯(lián)合塊三角化的物理層多播多流傳輸方法，以提高包含一個(gè)發(fā)射基站和兩個(gè)接收用戶在內(nèi)的物理層多播鏈路的傳輸性能，改善在MIMO頻率選擇性衰落信道中采用現(xiàn)有聯(lián)合三角化分解算法所存在的運(yùn)算復(fù)雜度高、反饋開銷大，不利于實(shí)施的問題。

本發(fā)明基于聯(lián)合塊三角化的物理層多播多流傳輸方法，設(shè)多播場(chǎng)景中包含一個(gè)發(fā)射基站和兩個(gè)接收用戶，用戶編號(hào)i＝1,2，其中基站配置M根發(fā)射天線，接收用戶配置N_i根接收天線，基站通過KM×KM維塊對(duì)角預(yù)編碼矩陣F將M×1維數(shù)據(jù)塊x_k經(jīng)信道階數(shù)為L(zhǎng)的用戶信道發(fā)送給接收用戶，數(shù)據(jù)塊編號(hào)k＝1,2,...,K，數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度K由基站設(shè)定，用戶i的(K+L)N_i×KM維信道矩陣H_i在基站端已知；其特征在于具體操作步驟為：

第一步：基站初始設(shè)定分塊矩陣的維度b_j和分塊矩陣數(shù)B，且滿足維度關(guān)系式分塊矩陣編號(hào)j可以從集合{1,2,...,B}中選取數(shù)值，初始值設(shè)為1；初始設(shè)定用戶1待分解矩陣為用戶1信道矩陣H₁，用戶2待分解矩陣為用戶2信道矩陣H₂；